外观
06.数据类型和运算符、表达式和语句
一、数据类型
1、变量（Variable）
（1）赋值是指把数据放到内存的过程。
（2）int a; 创造了一个变量 a，我们把这个过程叫做变量定义。 a=123; 把 123 交给了变量 a，我们把这个过程叫做给变量赋值；又因为是第一次赋值，也称变量的初始化，或者赋初值。
2、数据类型（Data Type）
（1）顾名思义，数据类型用来说明数据的类型，确定了数据的解释方式，让计算机和程序员不会产生歧义。
（2）数据类型只在定义变量时指明，而且必须指明；使用变量时无需再指明（包括指针），因为此时的数据类型已经确定了。
（3）在 C 语言中，每一种数据类型所占用的字节数都是固定的，知道了数据类型，也就知道了数据的长度。
| 说 明 | 字符型 | 短整型 | 整型 | 长整型 | 单精度浮点型 | 双精度浮点型 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 数据类型 | char | short | int | long | float | double |
| 长 度 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 8 |
3、C 语言中的整数（short,int,long）
让整数占用更少的内存可以在 int 前边加 short，让整数占用更多的内存可以在 int 前边加 long。
short int a = 10;
short int b, c = 99;
long int m = 102023;
long int n, p = 562131;这样 a、 b、 c 只占用 2 个字节的内存，而 m、 n、 p 可能会占用 8 个字节的内存。也可以将 int 省略，只写 short 和 long
（1）short、 int、 long 是 C 语言中常见的整数类型，其中 int 称为整型， short 称为短整型， long 称为长整型。
（2）整型的长度：
- 在 16 位环境下， short 的长度为 2 个字节， int 也为 2 个字节， long 为 4 个字节。 16 位环境多用于单片机和
- 低级嵌入式系统，在 PC 和服务器上已经见不到了。
- 对于 32 位的 Windows、 Linux 和 Mac OS， short 的长度为 2 个字节， int 为 4 个字节， long 也为 4 个字节。PC 和服务器上的 32 位系统占有率也在慢慢下降，嵌入式系统使用 32 位越来越多。
- 在 64 位环境下，不同的操作系统会有不同的结果
| 操作系统 | short | int | long |
|---|---|---|---|
| Win64（64 位 Windows） | 2 | 4 | 4 |
| 类 Unix 系统（包括 Unix、 Linux、 Mac OS、 BSD、 Solaris 等） | 2 | 4 | 8 |
（3）不同整型的输出：
使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数，它们分别是：
- %hd 用来输出 short int 类型， hd 是 short decimal 的简写；
- %d 用来输出 int 类型， d 是 decimal 的简写；
- %ld 用来输出 long int 类型， ld 是 long decimal 的简写。
4、二进制数、八进制数和十六进制数的表示
表示一个十进制数字不需要任何特殊的格式。但是，表示一个二进制、八进制或者十六进制数字就不一样了。
（1）二进制：
二进制由 0 和 1 两个数字组成，使用时必须以 0b 或 0B（不区分大小写）开头
合法的二进制
int a = 0b101; 换算成十进制为 5
int b = -0b110010; 换算成十进制为 -50
int c = 0B100001; 换算成十进制为 33
非法的二进制
int m = 101010; 无前缀 0B，相当于十进制
int n = 0B410; 4不是有效的二进制数字读者请注意，标准的 C 语言并不支持上面的二进制写法，只是有些编译器自己进行了扩展，才支持二进制数字。 换句话说，并不是所有的编译器都支持二进制数字，只有一部分编译器支持，并且跟编译器的版本有关系。
（2）八进制：
八进制由 0~7 八个数字组成，使用时必须以 0 开头（注意是数字 0，不是字母 o）
合法的八进制数
int a = 015; 换算成十进制为 13
int b = -0101; 换算成十进制为 -65
int c = 0177777; 换算成十进制为 65535
非法的八进制
int m = 256; 无前缀 0，相当于十进制
int n = 03A2; A不是有效的八进制数字（3）十六进制：
十六进制由数字 0~9、字母 A~F 或 a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以 0x 或 0X（不区分大小写）开头。
合法的十六进制
int a = 0X2A; 换算成十进制为 42
int b = -0XA0; 换算成十进制为 -160
int c = 0xffff; 换算成十进制为 65535
非法的十六进制
int m = 5A; 没有前缀 0X，是一个无效数字
int n = 0X3H; H不是有效的十六进制数字（4）十进制
十进制由 0~9 十个数字组成，没有任何前缀，和我们平时的书写格式一样，不再赘述。
5、二进制数、八进制数和十六进制数的输出
① 十六进制数字的表示用到了英文字母，有大小写之分，要在格式控制符中体现出来：
- %hx、 %x 和 %lx 中的 x 小写，表明以小写字母的形式输出十六进制数；
- %hX、 %X 和 %lX 中的 X 大写，表明以大写字母的形式输出十六进制数。
② 八进制数字和十进制数字不区分大小写，所以格式控制符都用小写形式。
| short | int | long | |
|---|---|---|---|
| 八进制 | %ho | %o | %lo |
| 十进制 | %hd | %d | %ld |
| 十六进制 | %hx 或者 %hX | %x 或者 %X | %lx 或者 %lX |
③ 输出时加上前缀
区分不同进制数字的一个简单办法就是，在输出时带上特定的前缀。在格式控制符中加上 # 即可输出前缀，例如 %#x、 %#o、 %#lX、 %#ho 等，请看下面的代码：
short a = 0b1010110; 二进制数字
int b = 02713; 八进制数字
long c = 0X1DAB83; 十六进制数字
printf("a=%#ho, b=%#o, c=%#lo\n", a, b, c); 以八进制形似输出
printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c); 以十进制形式输出
printf("a=%#hx, b=%#x, c=%#lx\n", a, b, c); 以十六进制形式输出（字母小写）
printf("a=%#hX, b=%#X, c=%#lX\n", a, b, c); 以十六进制形式输出（字母大写）
运行结果：
a=0126, b=02713, c=07325603
a=86, b=1483, c=1944451
a=0x56, b=0x5cb, c=0x1dab83
a=0X56, b=0X5CB, c=0X1DAB836、C 语言中的正负数及其输出
① C 语言规定，把内存的最高位作为符号位。
② C 语言规定，在符号位中，用 0 表示正数，用 1 表示负数。
③ C 语言允许我们这样做，如果不希望设置符号位，可以在数据类型前面加上 unsigned 关键字。不加 unsigned 的数字称为有符号数，能表示正数和负数，加了unsigned 的数字称为无符号数，只能表示正数。
unsigned short a = 12;
unsigned int b = 1002;
unsigned long c = 9892320;
short、 int、 long 中就没有符号位了，所有的位都用来表示数值，正数的取值范围更大了。④ 无符号数的输出：无符号数可以以八进制、十进制和十六进制的形式输出，它们对应的格式控制符分别为：
| short | int | long | unsigned short | unsigned int | unsigned long | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 八进制 | -- | -- | -- | %ho | %o | %lo |
| 十进制 | %hd | %d | %ld | %hu | %u | %lu |
| 十六进制 | -- | -- | -- | %hx 或者 %hX | %x 或者 %X | %lx 或者 %lX |
- 当以有符号数的形式输出时， printf 会读取数字所占用的内存，并把最高位作为符号位，把剩下的内存作为数值位；
- 当以无符号数的形式输出时， printf 也会读取数字所占用的内存，并把所有的内存都作为数值位对待。
7、C 语言中的小数（float,double）
C 语言中常用的小数有两种类型，分别是float或 double； float 称为单精度浮点型， double 称为双精度浮点型。
小数也可以使用 printf 函数输出，包括十进制形式和指数形式，它们对应的格式控制符分别是：
- %f 以十进制形式输出 float 类型；
- %lf 以十进制形式输出 double 类型；
- %e 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 e 小写；
- %E 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 E 大写；
- %le 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 e 小写；
- %lE 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 E 大写。
- %g 会对比小数的十进制形式和指数形式，以最短的方式来输出小数。所谓最短，就是输出结果占用最少的字符。
读者需要注意的两点是：
- %g 默认最多保留六位有效数字，包括整数部分和小数部分； %f 和 %e 默认保留六位小数，只包括小数部分。
- %g 不会在最后强加 0 来凑够有效数字的位数，而 %f 和 %e 会在最后强加 0 来凑够小数部分的位数。
- 除了 %g，还有 %lg、 %G、 %lG：
① %g 和 %lg 分别用来输出 float 类型和 double 类型，并且当以指数形式输出时， e 小写。
② %G 和 %lG 分别用来输出 float 类型和 double 类型，只是当以指数形式输出时， E 大写。
8、在 C 语言中使用英文字符
① 经常用到的字符类型是 char，它的长度是 1，只能容纳 ASCII 码表中的字符，也就是英文字符。
② 字符类型由单引号' '包围，字符串由双引号" "包围。
③ 字符的输出：输出 char 类型的字符有两种方法，分别是：
- 使用专门的字符输出函数 putchar；
- 使用通用的格式化输出函数 printf， char 对应的格式控制符是%
9、C 语言转义字符
| 转义字符 | 意义 | ASCII 码值（十进制） |
|---|---|---|
| \a | 响铃(BEL) | 007 |
| \b | 退格(BS) ，将当前位置移到前一列 | 008 |
| \f | 换页(FF)，将当前位置移到下页开头 | 012 |
| \n | 换行(LF) ，将当前位置移到下一行开头 | 010 |
| \r | 回车(CR) ，将当前位置移到本行开头 | 013 |
| \t | 水平制表(HT) | 009 |
| \v | 垂直制表(VT) | 011 |
| \' | 单引号 | 039 |
| \" | 双引号 | 034 |
| \\ | 反斜杠 | 092 |
二、运算符、表达式和语句
1、对取余运算的说明
余数可以是正数也可以是负数，由 % 左边的整数决定：
- 如果 % 左边是正数，那么余数也是正数；
- 如果 % 左边是负数，那么余数也是负数。
printf(
"100%%12=%d \n100%%-12=%d \n-100%%12=%d \n-100%%-12=%d \n",
100 % 12, 100 % -12, -100 % 12, -100 % -12
);
运行结果：
100%12=4
100%-12=4
-100%12=-4
-100%-12=-42、C 语言自增(++)和自减(--)运算符
++和--分别称为自增运算符和自减运算符。
int a = 10, b = 20;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
++a;
--b;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
a++;
b--;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
运行结果：
a=10, b=20
a=11, b=19
a=12, b=18需要重点说明的是， ++ 在变量前面和后面是有区别的：
- ++ 在前面叫做前自增（例如 ++a）。前自增先进行自增运算，再进行其他操作。
- ++ 在后面叫做后自增（例如 a++）。后自增先进行其他操作，再进行自增运算。
自减（--）也一样，有前自减和后自减之分。
int a = 10, b = 20, c = 30, d = 40;
int a1 = ++a, b1 = b++, c1 = --c, d1 = d--;
printf("a=%d, a1=%d\n", a, a1);
printf("b=%d, b1=%d\n", b, b1);
printf("c=%d, c1=%d\n", c, c1);
printf("d=%d, d1=%d\n", d, d1);
输出结果：
a=11, a1=11
b=21, b1=20
c=29, c1=29
d=39, d1=40可以看出： a1=++a;会先进行自增操作，再进行赋值操作；而 b1=b++;会先进行赋值操作，再进行自增操作。 c1=--c;和 d1=d--;也是如此。
int a = 12, b = 1;
int c = a - (b--); ①
int d = (++a) - (--b); ②
printf("c=%d, d=%d\n", c, d);
输出结果：
c=11, d=14- 执行语句①时，因为是后自减，会先进行 a-b 运算，结果是 11，然后 b 再自减，就变成了 0；最后再将 a-b 的结果（也就是 11）交给 c，所以 c 的值是 11。
- 执行语句②之前， b 的值已经变成 0。对于 d=(++a)-(--b)， a 会先自增，变成 13，然后 b 再自减，变成 -1，最后再计算 13-(-1)，结果是 14，交给 d，所以 d 最终是 14。
3、C 语言运算符的优先级和结合性
优先级 | 运算符 | 名称或含义 | 使用形式 | 结合方向 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
1 | [] | 数组下标 | 数组名[常量表达式] | 左到右 | |
() | 圆括号 | (表达式) | |||
. | 成员选择（对象） | 对象.成员名 | |||
-> | 成员选择（指针） | 对象指针->成员名 | |||
2 | - | 负号运算符 | -表达式 | 右到左 | 单目运算符 |
(类型) | 强制类型转换 | (数据类型)表达式 | |||
++ | 自增运算符 | ++变量名 | 单目运算符 | ||
-- | 自减运算符 | --变量名 | 单目运算符 | ||
* | 取值运算符 | *指针变量 | 单目运算符 | ||
& | 取地址运算符 | &变量名 | 单目运算符 | ||
! | 逻辑非运算符 | !表达式 | 单目运算符 | ||
~ | 按位取反运算符 | ~表达式 | 单目运算符 | ||
sizeof | 长度运算符 | sizeof(表达式) | |||
3 | / | 除 | 表达式 / 表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
* | 乘 | 表达式*表达式 | 双目运算符 | ||
% | 余数（取模） | 整型表达式%整型表达式 | 双目运算符 | ||
4 | + | 加 | 表达式+表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
- | 减 | 表达式-表达式 | 双目运算符 | ||
5 | << | 左移 | 变量<<表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
>> | 右移 | 变量>>表达式 | 双目运算符 | ||
6 | > | 大于 | 表达式>表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
>= | 大于等于 | 表达式>=表达式 | 双目运算符 | ||
< | 小于 | 表达式<表达式 | 双目运算符 | ||
<= | 小于等于 | 表达式<=表达式 | 双目运算符 | ||
7 | == | 等于 | 表达式==表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
!= | 不等于 | 表达式!= 表达式 | 双目运算符 | ||
8 | & | 按位与 | 表达式&表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
9 | ^ | 按位异或 | 表达式^表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
10 | | | 按位或 | 表达式|表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
11 | && | 逻辑与 | 表达式&&表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
12 | || | 逻辑或 | 表达式||表达式 | 左到右 | 双目运算符 |
13 | ?: | 条件运算符 | 表达式1? 表达式2: 表达式3 | 右到左 | 三目运算符 |
14 | = | 赋值运算符 | 变量=表达式 | 右到左 | |
/= | 除后赋值 | 变量/=表达式 | |||
*= | 乘后赋值 | 变量*=表达式 | |||
%= | 取模后赋值 | 变量%=表达式 | |||
+= | 加后赋值 | 变量+=表达式 | |||
-= | 减后赋值 | 变量-=表达式 | |||
<<= | 左移后赋值 | 变量<<=表达式 | |||
>>= | 右移后赋值 | 变量>>=表达式 | |||
&= | 按位与后赋值 | 变量&=表达式 | |||
^= | 按位异或后赋值 | 变量^=表达式 | |||
|= | 按位或后赋值 | 变量|=表达式 | |||
15 | , | 逗号运算符 | 表达式,表达式,… | 左到右 |
容易出错的优先级
| 优先级问题 | 表达式 | 经常误认为的结果 | 实际结果 |
|---|---|---|---|
| . 的优先级高于 *（-> 操作符用于消除这个问题） | *p.f | p 所指对象的字段 f，等价于： (*p).f | 对 p 取 f 偏移，作为指针，然后进行解除引用操作，等价于： *(p.f) |
| [] 高于 * | int *ap[] | ap 是个指向 int 数组的指针，等价于： int (*ap)[] | ap 是个元素为 int 指针的数组，等价于： int *(ap []) |
| 函数 () 高于 * | int *fp() | fp 是个函数指针，所指函数返回 int，等价于： int (*fp)() | fp 是个函数，返回 int*，等价于： int* ( fp() ) |
| == 和 != 高于位操作 | (val & mask != 0) | (val &mask) != 0 | val & (mask != 0) |
| == 和 != 高于赋值符 | c = getchar() != EOF | (c = getchar()) != EOF | c = (getchar() != EOF) |
| 算术运算符高于位移 运算符 | msb << 4 + lsb | (msb << 4) + lsb | msb << (4 + lsb) |
| 逗号运算符在所有运 算符中优先级最低 | i = 1, 2 | i = (1,2) | (i = 1), 2 |
4、C 语言数据类型转换（自动转换+强制转换）
数据类型转换就是将数据（变量、数值、表达式的结果等）从一种类型转换为另一种类型。
1、自动类型转换
自动类型转换就是编译器默默地、隐式地、偷偷地进行的数据类型转换，这种转换不需要程序员干预，会自动发生。
不建议这种事情发生，因为会导致数据失真。
2、强制类型转换
在代码中明确地提出要进行类型转换，这称为强制类型转换。
(float)a; 将变量 a 转换为 float 类型
(int)(x + y); 把表达式 x+y 的结果转换为 int 整型
(float)100; 将数值 100（默认为int类型）转换为 float 类型5、sizeof和size_t类型
6、自动算出数组的个数
